BAB III PERANCANGAN PROTOTIPE

BAB III
PERANCANGAN PROTOTIPE
3.1
TUJUAN PERANCANGAN
Pada prinsipnya tujuan dari perancangan alat dan program adalah untuk
mempermudah didalam merealisasikan perakitan atau pembuatan alat dan
program yang sesuai dengan spesifikasi alat yang akan dirakit berdasarkan
karakteristik komponen yang mudah didapat dipasaran yang memenuhi
karakteristik alat yang diharapkan, dengan didukung analisa dan persamaan yang
mengacu pada teori penunjang secara bertahap.
Dalam perancangan langkah pertama adalah membuat suatu diagram blok
dari sistem yang akan dibuat, dimana setiap blok mempunyai fungsi tertentu dan
gabungan dari tiap-tiap blok tersebut akan membentuk suatu sistem.
3.2
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Untuk mempermudah dalam perancangan dan pemahaman cara kerja dari
prototipe, maka perancangan dibuat berdasarkan perblok. Dimana tiap perblok
nya mempunyai fungsi dan kerja tertentu, dimana blok yang satu dengan yang lain
saling berhubungan dan saling mendukung hingga terbentuk suatu prototipe yang
mempunyai satu fungsi dan kerja. Diagram blok selengkapnya ditampilkan pada
Gambar 3.1
PLC mengatur kinerja output berdasarkan input-input sehingga prototipe
bekerja sesuai dengan program yang telah di-download dari PC ke PLC.
26
27
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Input/Output PLC
Penjelasan Tiap Blok:
Berikut penjelasan tiap blok berdasarkan gambar 3.1

Tombol Start berfungsi sebagai tombol utama untuk menghidupkan sistem.

Tombol Stop berfungsi untuk menghentikan seluruh operasi.

Sensor Proximity 1 berfungsi untuk mendeteksi benda yang dibawa oleh
konveyor termasuk berbahan dasar logam atau bukan, dan juga berfungsi
untuk menjalankan Motor Transverse Kiri.

Limit Switch Kiri berfungsi untuk menandakan bahwa konveyor sudah
mencapai batas kiri sekaligus untuk menghentikan gerakan motor transverse.

Limit Switch Kanan berfungsi untuk menandakan bahwa konveyor sudah
mencapai batas kanan sekaligus untuk menghentikan gerakan motor
transverse.
28

Sensor Proximity 2 berfungsi mengaktifkan timer untuk menjalankan Motor
Transverse Kanan agar konveyor kembali ke posisi awal saat Sensor
Proximity 1 tidak mendeteksi.

Motor Konveyor adalah keluaran dari channel output yang dihubungkan pada
sebuah relay yang fungsinya untuk menjalankan belt konveyor.

Motor Transverse Kiri adalah keluaran dari channel output yang dihubungkan
pada sebuah relay yang fungsinya untuk menjalankan motor sehingga
konveyor dapat bergerak ke kiri.

Motor Transverse Kanan adalah keluaran dari channel output yang
dihubungkan pada sebuah relay yang fungsinya untuk menjalankan motor
sehingga konveyor dapat bergerak ke kanan.
Gambar 3.2 Skema pengkabelan keseluruhan
29
3.2.1 Tombol Tekan (Push Button)
Satu yang populer dari alat-alat masukan single pole adalah saklar tekan
(push button). Saklar tekan bersifat sesaat/sementara, dimana arus yang mengalir
hanya selama saklar ditekan. Untuk saklar jenis ini dilengkapi dengan pengunci.
Saklar tekan memiliki dua jenis kontak, yaitu:
a.
Kontak NO (normally open) yang akan menghubungkan rangkaian pada saat
saklar ditekan dan akan melepas kembali jika saklar dilepas.
b.
Kontak NC (normally close) yang akan memutuskan rangkaian pada saat
ditekan dan akan menutup kembali pada saat saklar dilepas.
Dalam gambar 3.2 (a) menunjukkan simbol skematik untuk saklar tekan single
pole NO dan saklar tekan single pole NC ditunjukkan pada gambar 3.2 (b).
Contoh dari saklar tekan double pole ditunjukkan pada gambar 3.2 (c). Untuk
saklar tekan double pole, ketika saklar ditekan maka dasar dari kontak akan
menutup dan bagian atas membuka.
Gambar 3.3 Simbol Skematik Saklar Tekan (Push Button)
3.2.2
Limit Switch.
Limit switch merupakan saklar yang tidak mempunyai pengunci dan
bekerjanya hanya sesaat. Limit switch ini bekerja apabila tuasnya tertekan oleh
benda kerja atau peralatan lain. Limit switch mempunyai bagian utama antara lain
30
pengungkit atau roda penyulang. Bagian ini merupakan bagian yang tersentuh
oleh mekanisasi lain yang kemudian menggerakkan lengan pengungkit, dan
diteruskan ke dalam suatu kontak.
Adanya gerakan menyebabkan kontak pada limit switch akan membuka
dan menutup. Bila kontaknya NC maka limit switch akan membuka, dan bila
kontaknya NO maka limit switch akan menutup. Apabila tekanan dilepas,
kontaknya akan kembali ke posisi semula. Gambar 3.3 menunjukkan beberapa
macam limit switch. Ada empat konfigurasi dasar limit switch seperti ditunjukkan
dalam gambar 3.4.
Gambar 3.4 Limit switch dengan berbagai macam bentuk
Gambar 3.5 Simbol skematik Limit Switch
31
3.2.3 Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus
searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah,
sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang
tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya.
Gambar 3.6 Motor DC
3.2.4
Proximity Switch
Proximity Switch atau Sensor Proximity adalah alat pendeteksi yang
bekerja berdasarkan jarak obyek terhadap sensor. Karakteristik dari sensor ini
adalah mendeteksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1
mm sampai beberapa centimeter saja sesuai type sensor yang digunakan.
Proximity Sensor terbagi dua macam, yaitu:

Proximity Inductive
32

Proximity Capacitive
Proximity Inductive berfungsi untuk mendeteksi obyek besi/metal.
Meskipun terhalang oleh benda non-metal, sensor akan tetap dapat mendeteksi
selama dalam jarak (nilai) normal sensing atau jangkauannya. Jika sensor
mendeteksi adanya besi di area sensingnya, maka kondisi output sensor akan
berubah nilainya. Sedangkan Proximity Capacitive akan mendeteksi semua obyek
yang ada dalam jarak sensingnya baik metal maupun non-metal.
Sama seperti fungsi pada tombol, atau secara spesifik menyerupai fungsi
limit switch dalam suatu sistem kerja rangkaian yang membutuhkan suatu
perangkat
pembaca dalam sistem kerja
kontinue mesin.
Gambar 3.6
memperlihatkan kontak dari proximity, dan gambar 3.7 memperlihatkan berbagai
model dari proximity.
Gambar 3.7 Kontak Proximity Switch 3 kabel & 4 kabel
33
Gambar 3.8 Proximity Switch dengan berbagai macam bentuk
3.2.5 Relay
Relay pada dasarnya adalah sakelar yang membuka dan menutupnya (open
dan closenya) dengan tenaga listrik melalui koil relay yang terdapat di dalamnya.
Pada awalnya sebuah relay di anggap memiliki koil/lilitan tembaga/cooper yang
melilit pada sebatang logam, pada saat koil di beri masukan arus/ tegangan
listrik/elektrik maka
mempengaruhi
batang
coil
akan membuat
logam
di
dalam
medan elektromagnetik
lingkarannya
tersebut
yang
untuk
menjadikannya sebuah magnet.
Kekuatan magnet yang terjadi pada batang logam tersebut menarik
lempeng logam lain yang terhubung melalui armature/tuas ke sebuah saklar.
Biasanya relay memicu sakelar terbuka dan tertutup, dan hal ini tergantung tipe
dan kebutuhan.
34
3.3
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK
PLC bekerja sesuai dengan program yang telah disimpan di memori
EPROM, CPM1A menggunakan Programming Console dan Ladder Support
Software (SYSWIN, CX-Programmer, Trajexia). Pada sistem ini digunakan CXProgrammer sebagai Ladder Support Software. Program CX-Programmer dapat
menggunakan mekanisme pemograman dengan instruction list ataupun ladder
diagram. Namun pada kesempatan kali ini, digunakan mekanisme ladder diagram,
karena
lebih
umum
untuk
digunakan
dan
juga
lebih
mudah
dalam
pelaksanaannya.
3.3.1
Pemograman PLC
Pengalamatan I/O digunakan untuk menerjemahkan input dan output ke
dalam ladder diagram sehingga memudahkan untuk memogram ladder diagram
yang akan didesain ke dalam PLC. Berdasarkan jumlah I/O yang dipakai pada
gambar 3.1, maka PLC memiliki 9 I/O. Pengalamatan input dan output dapat
dilihat pada Tabel 3.1. Adapun ladder diagram-nya, dapat dilihat pada Lampiran
1.
Tabel 3.1 Pengalamatan I/O
Input
Output
0000 – Tombol Start (PB 1)
1000 – Relay 1 (Motor Konveyor)
0001 – Tombol Stop (PB 2)
1001 – Relay 2 (Motor Transverse Kiri)
0002 – Proximity Switch
1002 – Relay 3 (Motor Transverse Kanan)
0003 – Limit Switch Left
0004 – Limit Switch Right
35
Tabel 3.1 Pengalamatan I/O (lanjutan)
0005 – Proximity Switch
Kemungkinan Kondisi (State)
3.4
Untuk cara kerja dari prototipe penyortir barang dapat menggunakan
pendekatan kondisi (state) atau juga sering disebut metode Finitie State Machine
(FSM). Hal ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam mendesain ladder diagram
pada PLC. Kemungkinan kondisi (state) yang ada untuk aplikasi penyortir barang
dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Kemungkinan State
Output PLC
NO STATE
10.00 10.01 10.02
1 S0
0
0
0
2 S1
1
0
1
3 S2
1
0
0
4 S3
1
1
0
5 S4
1
0
0
6 S5
1
0
0
Catatan : Hidup bernilai 1 (satu), dan mati bernilai 0 (nol)
Keterangan :
-
S0 = Kondisi Konveyor mati
-
S1 = Kondisi Konveyor dinyalakan/ berputar ke kanan
-
S2 = Kondisi Konveyor saat meletakkan benda di kanan
-
S3 = Kondisi Konveyor dalam proses berputar ke arah kiri
-
S4 = Kondisi Konveyor saat meletakkan benda di kiri
-
S5 = Kondisi menunda waktu ON
-
10.00 = Relay 1 (Motor Belt Konveyor)
-
10.01 = Relay 2 (Motor Transverse ke kiri)
-
10.02 = Relay 3 (Motor Transverse ke kanan)
36
3.4.1 State Diagram
Setelah didapatkan kemungkinan kondisi (state), yang diperlukan untuk
memudahkan dalam pembuatan program adalah perancangan state diagram.
Dengan demikian, dapat dibuat state diagram seperti pada gambar 3.8.
PB Stop
S2
LSR
PB Start
S3
S1
S0
PB Stop
TIM001
S5
S4
Gambar 3.9 State Diagram Program
3.4.1.1 State S0
State S0, yang merepresentasikan kondisi awal ketika sistem mati, dimana
konveyor belum ON. State ini juga merupakan kondisi dimana ketika sistem
sedang ON berubah menjadi OFF dengan cara menekan Tombol Stop (PB 2).
3.4.1.2 State S1
State S0 akan berpindah ke State S1 apabila mendapat inputan PB 1 yaitu
ketika Tombol Start ditekan. Pada State S1 Relay Motor Konveyor dan Relay
37
Motor Transverse Kanan akan ON dan belt konveyor akan berjalan disertai
dengan gerakan Konveyor yang berputar ke arah kanan.
State S5 pun dapat langsung berpindah ke State S1 jika Sensor Proximity 2
menjadi ON.
3.4.1.3 State S2
State S2 merupakan kondisi dimana konveyor berada dalam posisi yang
sejajar dengan Kotak Penampung non-Logam (Box A) dan juga bisa dikatakan
sebagai home position dari Konveyor. State S1 akan berpindah ke State S2 apabila
Limit Switch Kanan terdorong oleh Konveyor yang berputar ke kanan. Sehingga
Motor Transverse akan berhenti, namun Motor Konveyor yang menggerakkan
belt konveyor akan tetap berjalan.
3.4.1.4 State S3
Dari State S2 akan berpindah ke State S3 bila Sensor Proximity 1
mendeteksi objek benda logam. Pada State 3 ini, Relay Motor Transverse Kiri
akan ON dan Konveyor berputar ke arah Kiri.
3.4.1.5 State S4
Dari State S3 akan berpindah ke State S4 saat Konveyor yang berputar ke
arah kiri medorong Limit Switch Kiri yang membuat Limit Switch Kiri menjadi
ON. Sehingga Motor Transverse Kiri akan OFF. Pada posisi ini, konveyor akan
menghadap kotak penampung benda logam (Box B). Namun, Belt konveyor tetap
berjalan untuk menjatuhkan benda logam tersebut tepat ke dalam box.
38
3.4.1.6 State S5
State S4 akan menuju ke State S5 jika Sensor Proximity 2 mendeteksi
perubahan logika. State S5 akan menjalankan delay selama 2s menggunakan timer
TIM001. Apabila TIM001 sudah menunda waktu selama 2s dan Sensor Proximity
1 tidak mendeteksi objek benda logam yang dibawa oleh belt konveyor, maka
State S5 akan menuju State S1. Sebaliknya, apabila Sensor Proximity 1
mendeteksi objek benda logam, maka State S5 akan kembali ke State S3.